JP2008111819A

JP2008111819A - 光ファイバセンサ

Info

Publication number: JP2008111819A
Application number: JP2006320855A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Tanaka; 重行田中
Original assignee: DAIWA UNION KK
Current assignee: DAIWA UNION KK
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-05-15

Abstract

【課題】直径数十ミクロン以下の液滴を確実に検知するための光ファイバセンサと、それを製造するために適した製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明による光ファイバセンサにおいては、少なくとも先端が、光ファイバ素線とその周囲を被覆する耐熱ガラスとからなる複合素線であって、該複合素線の先端部に傾斜部を設けてあり、該傾斜部の１箇所において前記耐熱ガラスを延長させたスパイク突起を形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体のミスト等を検知するための光ファイバセンサに関する。

液体が接触すると光の伝播状態が変化することを利用して光ファイバを水、油等の漏洩検知センサとして使用することは従来から行われていた。例えば特許文献１には、光ファイバのクラッド内の外周部寄りの偏心位置に、クラッドに比べて屈折率の高いセンシングコア及びサブコアを併設する構造が開示されている。このような光ファイバセンサでは、光ファイバ線の側面に液体等が接触することにより、光の伝播状態が変化することを利用しているので、ある程度の面積に液体等が接触しないと検知が困難であった。

また特許文献２には、コアとクラッドからなる光ファイバの一端に、コアをクラッドから突出させ、突出させたコアを先端先細り状に先鋭化した先鋭部を形成した光ファイバプローブの製造方法が開示されている。そして、この技術においてはコアを先鋭化するのに化学的エッチングを用いている。しかしながら、このような方法では先端形状を制御することが困難であり、また幅が１ミクロン以下のようなスパイク突起を形成することは不可能である。

特許公報第２６５０９９８号特許公報第３１０７７２５号

本発明は、上述の従来技術とは異なり、直径数十ミクロン以下の液滴を確実に検知するための光ファイバセンサと、それを製造するために適した製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため本発明による光ファイバセンサにおいては、少なくとも先端が、光ファイバ素線とその周囲を被覆する耐熱ガラスとからなる複合素線であって、該複合素線の先端部に傾斜部を設けてあり、該傾斜部の１箇所において前記耐熱ガラスを延長させたスパイク突起を形成したことを特徴とする。

前記光ファイバ素線のコアは石英からなることが好適である。

前記複合素線先端部の直径は、１０ミクロン以下であることが望ましい。

さらに、前記スパイク突起の幅が１ミクロン以下であることが好ましい。

また、本発明による光ファイバセンサの製造方法においては、クラッドで被覆された直径１ｍｍ以下の光ファイバ素線を直径が数十ミクロンになるまで加熱伸張する工程と、この伸張した光ファイバ素線をほぼ同じ内径を有する耐熱ガラス管に挿入して複合素線を形成する工程と、該複合素線をさらに加熱伸張して前記耐熱ガラス管を前記光ファイバ素線に密着させるとともに直径を１０ミクロン以下まで極細化しセンサ先端部を形成する工程と、該先端部の突端を研磨して傾斜部を形成する工程と、該傾斜部の最突出部における耐熱ガラスのみを加熱伸張してスパイク突起を設ける工程とからなることを特徴とする。

本発明の光ファイバセンサによれば、先端部の直径が１０ミクロン以下と極めて細く、さらに幅１ミクロン以下のスパイク突起を設けているので、極めて細かな液体ミストでもスパイク突起により吸着して安定した検知が可能となる。また、光ファイバ素線が石英からなり、被覆管が耐熱ガラスであるため耐溶剤性に優れており、化学薬品液滴にも対応できる。

また、本発明の光ファイバセンサの製造方法によれば、径の大きな光ファイバ素線から加熱伸張により極細線を導くため、極細線の径の制御が容易であり、また耐熱ガラスで被覆しているためにスパイク突起を形成することが可能となる。

以下図面に基づいて本発明の好適な実施例について説明する。光ファイバ素線として石英コア径２００ミクロン、クラッド（多成分ガラス）径２５０ミクロンのものを使用した。この素線をバーナーにより加熱軟化して伸張し、コア直径が２０ミクロン程度になるまで引き伸ばした。この段階でクラッド２は伸張に追随しきれず、先端部ではコア１が露出した。使用するのはクラッドなしの石英線でもよいが、石英のみの場合衝撃や曲げに対して折れやすく取扱いが困難なため、クラッド被覆されたものが好ましい。この細線を略同内径の耐熱ガラス管３に挿入して複合素線を形成し、さらに加熱してコア直径が５ミクロンになるまで伸張して光ファイバセンサ先端部を形成した。耐熱ガラスとしてはパイレックスガラスを用いたが、耐熱ガラスであれば使用することができ、これに限定されるものではない。この操作により、ガラス管３はコア１に密着する。次に、この複合素線の突端を顕微鏡下で砥石を用いて研磨し、傾斜部４を形成した。さらに、この傾斜部の最突出部の耐熱ガラス部のみを加熱伸張して、幅が約０．５ミクロン、長さ約３ミクロンのスパイク突起５を形成した。

図１に上記方法により製造した本発明による光ファイバセンサの実施例の先端部付近の断面図を示す。光ファイバコア１は径大部ではクラッドで被覆されているが先端部ではコアが露出され耐熱ガラス管３と直接密着している。このコアと耐熱ガラス管との複合素線突端は研磨により軸方向に対して傾斜した傾斜部を形成してある。さらに、この傾斜部の最突出部の耐熱ガラスはコア先端よりも前に伸びるスパイク突起として形成されている。

上記実施例による光ファイバセンサでは、先端部直径が５ミクロンに形成されているため、１０から数十ミクロン程度の液滴がこの先端部に吸着することにより、光の反射や透過が変化するため、検出器で検出することが可能となる。特に本発明によるセンサでは、最先端部にスパイク突起を設けているため、液滴をこの突起に誘導して突起尖端に液滴の中心を位置させることができるので、液滴位置のずれによる誤差を防止することが可能となる。

本発明による光ファイバセンサでは、極めて細かな液体ミストを正確に誘導して光信号の変化を読み取ることが可能となるため、自動車の燃料噴射等の測定に大いに貢献できるものである。

本発明による光ファイバセンサの実施例の先端部付近の断面図を示す。

符号の説明

１光ファイバコア
２光ファイバクラッド
３耐熱ガラス管
４傾斜部
５スパイク突起

Claims

少なくとも先端が、光ファイバ素線とその周囲を被覆する耐熱ガラスとからなる複合素線であって、該複合素線の先端部に傾斜部を設けてあり、該傾斜部の１箇所において前記耐熱ガラスを延長させたスパイク突起を形成したことを特徴とする光ファイバセンサ。
前記光ファイバ素線のコアが石英からなることを特徴とする請求項１記載の光ファイバセンサ。
前記複合素線先端部の直径が１０ミクロン以下であることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバセンサ。
前記スパイク突起の幅が１ミクロン以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバセンサ。
クラッドで被覆された直径１ｍｍ以下の光ファイバ素線を直径が数十ミクロンになるまで加熱伸張する工程と、この伸張した光ファイバ素線をほぼ同じ内径を有する耐熱ガラス管に挿入して複合素線を形成する工程と、該複合素線をさらに加熱伸張して前記耐熱ガラス管を前記光ファイバ素線に密着させるとともに直径を１０ミクロン以下まで極細化しセンサ先端部を形成する工程と、該先端部の突端を研磨して傾斜部を形成する工程と、該傾斜部の最突出部における耐熱ガラスのみを加熱伸張してスパイク突起を設ける工程とからなることを特徴とする光ファイバセンサの製造方法。